微腔孤子光频梳在相干光通信、光学频率合成、激光雷达、微波光子学和量子光学等领域有着广阔的应用前景，高效棱镜耦合是晶体微腔孤子光频梳集成应用及系统封装的必然技术途径。文章研制开发了一种耦合效率和有载Q值分别达到71.56%和1.8×109的氟化镁微腔-棱镜耦合系统，并且基于该高效棱镜耦合系统实现了氟化镁微腔孤子光频梳和15.99 GHz低相噪微波信号产生，拍频信号相位噪声水平约为-117 dBc/Hz@10 kHz，极大推动了低相噪微型光电振荡器的实际应用发展。

集成化和低相噪是微波信号源发展的必然趋势和实用化基础，高相干微腔孤子光频梳拍频为新型的集成低相噪微波信号产生提供了有效技术途径。基于高品质氟化镁晶体微盘腔实现了孤子锁模光频梳的稳定生成与相干拍频，最终得到频率为15.38 GHz的低相噪微波信号，其相位噪声水平达到-120 dBc/Hz@10 kHz ，表现出小型化和低相噪的应用优势，有望成为未来集成化高性能微波信号源发展的重要技术支撑。

超高品质回音壁晶体微腔在非线性光学、相干光通信以及微波光子学等领域具有广阔的应用前景。改善表面粗糙度以降低散射损耗是提升氟化镁晶体微盘腔品质因子的有效途径。基于超精密机械加工法制备出亚纳米表面粗糙度的超光滑氟化镁晶体微盘腔，通过将锥形光纤耦合与腔内衰荡法相结合，测得氟化镁晶体微盘腔在1550 nm波段的品质因子Q值达到1.2×10⁹，这有助于推动我国超高品质回音壁晶体微腔领域的研究发展。

ArF光刻机偏振照明系统中需要采用偏振器件（沃拉斯顿棱镜），根据传统技术选用在193 nm波长透明材料设计沃拉斯顿棱镜，其分束角较小，或者分束角大时棱镜较长。为了解决这些实际问题，利用折射定律分析推导了由正晶体构成沃拉斯顿棱镜的分束角公式，还分析推导了由两种正晶体构成沃拉斯顿棱镜的分束角公式。经过分析比较，由两种正晶体构成沃拉斯顿棱镜的分束角比由单一正晶体构成沃拉斯顿棱镜有较大的提高。设计了一种用于193 nm波长的分束角达到约10°的偏振分光沃拉斯顿棱镜，另外还设计了一种用于193 nm波长的仅仅输出一束线偏振光的沃拉斯顿棱镜。这两种棱镜采用两种正晶体制作，棱镜长度适中，有利于偏振照明系统装置整体的紧凑化。